[发明专利]一种研究有限空间火灾特性实验系统

说明书

本发明公开了一种研究有限空间火灾特性实验系统，包括模型舱、燃料控制系统和测量系统，所述的模型舱内设有燃料控制系统和测量系统，所述模型舱的顶棚拐角处设有水平开口，所述的模型舱用于模拟顶部具有开口的船舱；所述的燃料控制系统用于提供燃料、维持燃料的液面高度并实时测量燃料池内液位高度；所述测量系统包括燃料质量变化测量模块、气体浓度测量模块、温度测量模块和烟气动力测量模块，所述测量系统可测量舱室内火灾特性参数。本发明可通过改变开口的尺寸和位置，全面的测量有限空间内火灾特性参数及烟气流动，对于研究有限空间火灾特性具有重要意义。

技术领域

本发明涉及火灾动力学及火灾探测技术领域，具体来说，涉及一种研究有限空间火灾特性实验系统。

背景技术

火灾是威胁公共安全的主要灾害之一，通常伴随巨大的生命与财产损失。其中有限空间内火灾（指发生在建筑设施内发展和蔓延受到壁面限制的火灾）最常见，也最危险。因为有限空间内火灾易引发回燃、轰燃等二次灾害，同时高温、高毒害性烟气环境使有限空间内人员难以逃生。建筑设施为了实现不同的功能或因其所处环境需设计不同的开口条件。对于地下室、船舶、地铁等设施，开口在建筑物的顶部，其通风和排烟效果有限，一旦发生火灾，室内热量不易散发，温度急剧上升，火灾危险性较大。学者们开展了大量顶部开口舱室内火灾特性的研究。如Jansson研究了密闭舱室顶棚中央水平开口的环境下的木垛火行为，测量了燃料的质量损失速率、舱室上部的气体温度及舱室下部O₂和CO₂的浓度。Mercer和Thompson通过上下设置两个倾斜软管连接地舱室开展了盐水实验，模拟研究开口处气体在浮力驱动下的流动规律。然而前人利用盐水模拟舱室内烟气的运动，缺乏真实火灾场景下的直观认识，且顶部水平开口尺寸以及位置变化对舱室内火灾发展过程的影响也鲜有研究。因此，为了更好地研究顶部开口的位置和大小对于有限空间火灾的影响，全面模拟研究有限空间内火灾特性参数及烟气流动规律，本发明提出船舶有限空间火灾的模型实验系统，该系统对于研究其处于特殊环境下的火灾特性具有重要意义。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种研究有限空间火灾特性实验系统，能够克服现有技术的上述不足。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种研究有限空间火灾特性实验系统，包括模型舱、燃料控制系统和测量系统，所述的模型舱内设有燃料控制系统和测量系统，所述模型舱的顶棚拐角处设有水平开口，所述的模型舱用于模拟顶部具有开口的船舱；所述的燃料控制系统用于提供燃料、维持燃料的液面高度并实时测量燃料池内液位高度；所述测量系统包括燃料质量变化测量模块、气体浓度测量模块、温度测量模块和烟气动力测量模块，所述测量系统可测量舱室内火灾特性参数。

进一步的，所述模型舱为长方体结构，且其前壁面为5mm厚钢化玻璃，其余壁面均为5mm厚铁板。

进一步的，所述的燃料控制系统包括置于模型舱底部中央的圆形油池，所述的圆形油池连接U型管的一端。

进一步的，所述的燃料质量变化测量模块包括电子天平，所述电子天平设在所述圆形油池上，所述的电子天平的底部设有托盘。

进一步的，所述的托盘通过丝杆连接有步进马达。

进一步的，所述模型舱内设有光学摄像机。

进一步的，所述气体浓度测量模块包括气体浓度分析仪，所述的气体浓度分析仪设在所述模型舱内。

进一步的，所述的温度测量模块包括热电偶束一、热电偶束二和热电偶束三，所述的热电偶束一、热电偶束二和热电偶束三均设在所述模型舱内。

进一步的，所述的烟气动力测量模块是两个正交片光源激光器，所述光源激光器发射出的红色激光的激光面平行于所述顶部开口，且激光面与顶部开口所在平面的距离为3mm，所述光源激光器发射出的绿色激光的激光面垂直通过顶部开口中央，且与红色激光面垂直。